專利名稱：磁電雙可調(diào)的微波雙帶阻濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種多頻帶可調(diào)微波器件，特別涉及一種磁電雙可調(diào)的微波雙帶阻濾波器。
背景技術(shù)：
微波雙帶阻濾波器作為一種用來隔離不同微波頻率信號的器件，可以同時工作在兩個不同的微波頻段。隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，不同的用戶群體在2-40GHZ頻段內(nèi)對無線通信網(wǎng)絡(luò)同時有著不同的應(yīng)用需求，比如對于無線通信技術(shù)中的無線局域網(wǎng) (WLAN)，即要求必須同時服務(wù)于2. 45GHz以及5GHz。磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)作為近幾年興起的電子信息功能材料，其同時具有磁控電和電控磁性能，能使微波器件實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、獨立的磁電雙可調(diào)特性。目前，已知的磁電微波濾波器國際上主要為G. Srinivasan等人的耦合帶結(jié)構(gòu)，但是該結(jié)構(gòu)主要實現(xiàn)6.6GHz-6.85GHz內(nèi)的帶通功能，且僅可實現(xiàn)單一頻帶內(nèi)的調(diào)節(jié)。Carl Pettiford等人利用嵌入式反向GGG/YIG/PZT結(jié)構(gòu)制作了電可調(diào)微波帶阻濾波器，但是該結(jié)構(gòu)的通帶性能參數(shù)僅-10dB，遠(yuǎn)低于-3dB的標(biāo)準(zhǔn)，且該結(jié)構(gòu)也僅能實現(xiàn)單一頻帶內(nèi)的調(diào)節(jié)。C. S. Tsai等人僅利用YIG/GGG 二層結(jié)構(gòu)在偏磁場下的鐵磁共振(FMR)效應(yīng)制作了通帶接近IGHz的帶通濾波器，但是，由于缺少壓電相結(jié)構(gòu)，其無法實現(xiàn)小范圍內(nèi)的精確電可調(diào)特性，同時，單純的磁可調(diào)特性存在器件損耗大、響應(yīng)時間慢、工作時會產(chǎn)生巨大的噪聲、 誤差偏大等缺點。因此現(xiàn)有的微波帶阻濾波器普遍存在工作頻段不可調(diào)或可調(diào)工作頻帶單一、損耗大，且無法實現(xiàn)小范圍內(nèi)精確調(diào)節(jié)等不足。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種磁電雙可調(diào)的微波雙帶阻濾波器。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采取的技術(shù)方案是該磁電雙可調(diào)的微波雙帶阻濾波器包括絕緣基底；在所述絕緣基底的上表面上，沿絕緣基底的長度方向由絕緣基底的一端到另一端粘合有金屬導(dǎo)帶，所述金屬導(dǎo)帶與絕緣基底的長度相同；所述金屬導(dǎo)帶呈 “工”字型，所述金屬導(dǎo)帶兩端的端部沿厚度方向的橫截面呈正方形，所述金屬導(dǎo)帶的中間部分沿金屬導(dǎo)帶長度方向的中心線與所述兩個端部沿金屬導(dǎo)帶長度方向的中心線重合；在所述中間部分的上表面上間隔地并排粘合有兩個磁電層合結(jié)構(gòu)單元，所述磁電層合結(jié)構(gòu)單元由下至上依次粘合有石榴石基底、鐵磁體、第一金屬電極、壓電體、第二金屬電極；在所述金屬導(dǎo)帶的兩側(cè)并排地置有第一對電磁鐵和第二對電磁鐵，其中一個所述磁電層合結(jié)構(gòu)單元置于第一對電磁鐵的磁場內(nèi)，另一個所述磁電層合結(jié)構(gòu)單元置于第二對電磁鐵的磁場內(nèi)。進一步地，本實用新型所述中間部分的寬度b為所述正方形的邊長a的1/10。進一步地，本實用新型所述正方形的邊長a為0.2 0.8mm，所述中間部分Q2)的長度1為5 8mm。進一步地，本實用新型所述正方形邊長a為0.5mm，所述中間部分Q2)的長度1為 7mm ο進一步地，本實用新型所述磁電層合結(jié)構(gòu)單元中的壓電體替換為鐵電體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是本實用新型采用兩塊磁電層合結(jié)構(gòu)單元以及“工”字形金屬導(dǎo)帶結(jié)構(gòu)設(shè)計微波雙帶阻濾波器。當(dāng)?shù)谝浑姶盆F在第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元上施加磁場、第二電磁鐵在第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元上施加磁場時，由于鐵磁體的鐵磁共振效應(yīng)，第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元、第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元分別能在可預(yù)測頻段上獨立的產(chǎn)生一個阻帶吸收峰，所述阻帶吸收峰可以通過外加偏置磁場大小的改變而實現(xiàn)大頻段范圍內(nèi)的磁場調(diào)節(jié)。通過第一金屬電極和第二金屬電極之間的電容效應(yīng)，在第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元、第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元內(nèi)的壓電體 (或鐵電體)上會產(chǎn)生近似均勻的電場，通過所述電場，在第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元、第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元內(nèi)能分別在由磁場產(chǎn)生的阻帶吸收峰上實現(xiàn)小頻段范圍內(nèi)精確的電場調(diào)節(jié)。磁場調(diào)節(jié)和電場調(diào)節(jié)之間工作獨立，不會相互干擾。本實用新型克服了傳統(tǒng)微波器件工作頻段不可調(diào)或可調(diào)工作頻帶單一，無法小頻段范圍內(nèi)的精確調(diào)節(jié)等缺點，適合無線通信中的多頻帶可調(diào)應(yīng)用。


以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明；圖1是磁電雙可調(diào)微波雙帶阻濾波器俯視圖；圖2是圖1中的I-I視圖；圖3是圖2中的金屬導(dǎo)帶2的II-II剖視圖；圖4是本實用新型磁電雙可調(diào)微波雙帶阻濾波器在4. 4-5 磁可調(diào)性偏移示意圖。圖5是本實用新型磁電雙可調(diào)微波雙帶阻濾波器在4. 4-4 可調(diào)性偏移示意圖。圖中，1為絕緣基底，2為金屬導(dǎo)帶，3為微波輸入端口，4為微波輸出端口，51為第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元，52為第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元，61為第一電磁鐵，62為第二電磁鐵，71 為第一金屬電極，72為第二金屬電極，8為壓電體(或鐵電體)，9為鐵磁體，10為石榴石基底，a為金屬導(dǎo)帶2的端部21沿厚度方向的正方形橫截面邊長，b為金屬導(dǎo)帶2的中間部分 22的寬度，1為金屬導(dǎo)帶2的中間部分22的長度。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型磁電雙可調(diào)的微波雙帶阻濾波器由絕緣基底1、金屬導(dǎo)帶 2、第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元51，第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元52、第一電磁鐵61和第二電磁鐵62 組成。通常絕緣基底1可以選擇氧化鋁、二氧化硅、陶瓷介質(zhì)和ROGERS等絕緣材料，為保證交變磁場良好的傳輸性能，其相對介電常數(shù)最佳取值在8-12之間。如圖1和圖3所示，金屬導(dǎo)帶2呈“工”字型結(jié)構(gòu)，可以由各種導(dǎo)電金屬構(gòu)成，通常選擇使用銅、銀等。圖3示出的金屬導(dǎo)帶2的端部21的形狀即為端部21沿厚度方向的橫截面形狀，由圖3可知，端部21
.4GHz內(nèi)雙阻帶獨立的 .6GHz內(nèi)單阻帶上的電CN 201936977 U
說明書
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沿厚度方向的橫截面呈正方形，并且，兩個端部21之間的金屬導(dǎo)帶2的中間部分22沿金屬導(dǎo)帶2長度方向的中心線與兩個端部21沿金屬導(dǎo)帶2長度方向的中心線重合。如圖1和圖2所示，在絕緣基底1的上表面上，沿絕緣基底1的長度方向由絕緣基底1的一端到另一端粘合有金屬導(dǎo)帶2。當(dāng)金屬導(dǎo)帶2與絕緣基底1的長度相同時，能很好的保證微波輸入端口、輸出端口與測試接頭的吻合并使損耗降低到最小。第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元51和第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元52間隔地并排粘合在金屬導(dǎo)帶2上，每塊磁電層合結(jié)構(gòu)單元由下至上分別為石榴石基底10、鐵磁體9、第一金屬電極71、壓電體8 (或鐵電體)、 第二金屬電極72，各層之間由環(huán)氧樹脂粘合。第一對電磁鐵61和第二對電磁鐵62并排地置于金屬導(dǎo)帶2的兩側(cè)以分別作為第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元51、第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元52的偏置磁場源，第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元51置于第一對電磁鐵61的磁場內(nèi)，第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元52置于第二對電磁鐵62的磁場內(nèi)。第一金屬電極71、第二金屬電極72的材料通常選用金或銀。選用高頻微波鐵氧體如YIG或者低頻鐵氧體如Terfenol-D作為鐵磁體9可以分別適用于高頻或者低頻上的濾波功能。第一金屬電極71、第二金屬電極72之間的電流輸入輸出可以互相轉(zhuǎn)換，由于電容效應(yīng)，兩金屬電極之間會形成近似線性的電場，同時，通過改變兩金屬電極間電場的正負(fù)方向和大小，對于不同的壓電體8 (或鐵電體)，由磁場產(chǎn)生的阻帶吸收峰頻率偏移的方向和偏移的大小也會存在不同。如選用壓電材料PZT作為壓電體8(或鐵電體)，當(dāng)施加在PZT兩端的電場方向轉(zhuǎn)換時，由磁場產(chǎn)生的阻帶吸收峰頻率會隨著電場的增大而增大。而當(dāng)選用壓電材料PMN-PT作為壓電體8(或鐵電體)時，當(dāng)施加在 PMN-PT兩端的電場方向轉(zhuǎn)換時，由磁場產(chǎn)生的阻帶吸收峰頻率會隨著電場的增大而減小。 當(dāng)選用鐵電材料BST作為壓電體8 (或鐵電體)時，當(dāng)施加在BST兩端的電場增大時，由磁場產(chǎn)生的阻帶吸收峰頻率會隨著電場的增大而增大。參見圖3，若兩個端部21之間的中間部分22的寬度b為端部21的正方形橫截面邊長a的1/10，端部21的正方形橫截面邊長a在0. 2 0. 8mm之間，中間部分22的長度1 為5 8mm，則可以保證微波在金屬導(dǎo)帶2中良好的傳播性能以及其在2_10GHz范圍內(nèi)良好的通帶效果。進一步，當(dāng)兩個端部21的正方形橫截面邊長a為0. 5mm，兩個端部21的中間部分22的寬度b為0. 05mm，中間部分22的長度1為7mm時，此時該“工”字型結(jié)構(gòu)的金屬導(dǎo)帶2在2-lOGHz范圍內(nèi)對微波傳輸?shù)耐◣Ч_(dá)到最佳。本實用新型磁電雙可調(diào)的微波雙帶阻濾波器的實現(xiàn)原理為當(dāng)?shù)谝浑姶盆F61在第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元51上施加磁場、第二電磁鐵62在第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元52上施加磁場時，由于鐵磁體9的鐵磁共振效應(yīng)，第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元51、第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元 52分別能在可預(yù)測頻段上獨立的產(chǎn)生一個阻帶吸收峰，所述阻帶吸收峰可以通過外加偏置磁場大小的改變而實現(xiàn)大頻段范圍內(nèi)的磁場調(diào)節(jié)。在壓電體8(或鐵電體)的上下表面鍍有金屬電極71和金屬電極72，并引出轉(zhuǎn)接頭作為電壓的輸入端口，由于逆壓電效應(yīng)的作用，第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元51、第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元52內(nèi)的壓電體8(或鐵電體)上會產(chǎn)生近似均勻的電場，通過所述電場，在第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元51、第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元 52內(nèi)能分別在由磁場產(chǎn)生的阻帶吸收峰上實現(xiàn)小頻段范圍內(nèi)精確的電場調(diào)節(jié)。金屬導(dǎo)帶2 采用“工”字型結(jié)構(gòu)設(shè)計，其在2-lOGHz微波頻段內(nèi)能提供良好的通帶性能以及微波傳輸性能。[0024] 以下舉例說明絕緣基底1選用氧化鋁，尺寸為3mmX8mmX0. 3mm，相對介電常數(shù)為10，金屬導(dǎo)帶2主要材料為銅，厚度為0. 01mm，圖3所示的兩個端部21的正方形橫截面邊長a為0. 5mm,兩個端部21之間的中間部分22的寬度b為0. 05mm,長度1為7mm，第一磁電層合結(jié)構(gòu)單元51、第二磁電層合結(jié)構(gòu)單元52由下至上依次為GGG基底、YIG膜、銀膜、PZT層、 銀膜，其中，GGG基底的尺寸為lmmX2. 2mX0. 3讓，YIG膜的尺寸為lmmX2. 2mX0. 015mm, PZT層的尺寸為ImmX 2. 2mmX0. 2mm，銀膜的尺寸為ImmX 2. 2mX0. 005mm，各層之間由環(huán)氧樹脂粘合。微波信號分別從圖1和圖2中的3、4兩個端口輸入、輸出，以5GHz頻段為例，其在 4. 4-5. 4GHz內(nèi)雙阻帶獨立的磁可調(diào)性偏移示意圖如圖4所示，其插入損耗衰減約為_2dB， 帶寬約為20MHz，圖5顯示了磁電雙可調(diào)微波雙帶阻濾波器單阻帶內(nèi)的電可調(diào)性偏移，當(dāng)外加磁場固定為IOOOOe時，其電場E在-lOkV/cm +lOkV/cm范圍內(nèi)存在近似線性的電可調(diào)特性。
權(quán)利要求1.一種磁電雙可調(diào)的微波雙帶阻濾波器，其特征是包括絕緣基底(1)；在所述絕緣基底(1)的上表面上，沿絕緣基底(1)的長度方向由絕緣基底(1)的一端到另一端粘合有金屬導(dǎo)帶0)，所述金屬導(dǎo)帶O)與絕緣基底(1)的長度相同；所述金屬導(dǎo)帶(2)呈“工”字型，所述金屬導(dǎo)帶( 兩端的端部沿厚度方向的橫截面呈正方形，所述金屬導(dǎo)帶(2) 的中間部分02)沿金屬導(dǎo)帶(2)長度方向的中心線與所述兩個端部沿金屬導(dǎo)帶(2) 長度方向的中心線重合；在所述中間部分0 的上表面上間隔地并排粘合有兩個磁電層合結(jié)構(gòu)單元，所述磁電層合結(jié)構(gòu)單元由下至上依次粘合有石榴石基底、鐵磁體、第一金屬電極、壓電體、第二金屬電極；在所述金屬導(dǎo)帶的兩側(cè)并排地置有第一對電磁鐵和第二對電磁鐵，其中一個所述磁電層合結(jié)構(gòu)單元置于第一對電磁鐵的磁場內(nèi)，另一個所述磁電層合結(jié)構(gòu)單元置于第二對電磁鐵的磁場內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁電雙可調(diào)的微波雙帶阻濾波器，其特征是所述中間部分 (22)的寬度為所述正方形的邊長的1/10。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁電雙可調(diào)的微波雙帶阻濾波器，其特征是所述正方形的邊長為0. 2 0. 8mm，所述中間部分Q2)的長度為5 8mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁電雙可調(diào)的微波雙帶阻濾波器，其特征是所述正方形的邊長為0. 5mm，所述中間部分02)的長度為7mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的磁電雙可調(diào)的微波雙帶阻濾波器，其特征是 所述磁電層合結(jié)構(gòu)單元中的壓電體替換為鐵電體。
專利摘要本實用新型公開一種磁電雙可調(diào)的微波雙帶阻濾波器，在絕緣基底上表面上沿絕緣基底的長度方向由絕緣基底一端到另一端粘合有金屬導(dǎo)帶，金屬導(dǎo)帶與絕緣基底長度相同；金屬導(dǎo)帶呈“工”字型，金屬導(dǎo)帶兩端的端部沿厚度方向的橫截面呈正方形，金屬導(dǎo)帶的中間部分沿金屬導(dǎo)帶長度方向的中心線與兩個端部沿金屬導(dǎo)帶長度方向的中心線重合；在中間部分上表面上間隔地并排粘合有兩個磁電層合結(jié)構(gòu)單元，磁電層合結(jié)構(gòu)單元由下至上依次粘合有石榴石基底、鐵磁體、第一金屬電極、壓電體、第二金屬電極；在金屬導(dǎo)帶的兩側(cè)并排地置有第一對電磁鐵和第二對電磁鐵，其中一個磁電層合結(jié)構(gòu)單元置于第一對電磁鐵磁場內(nèi)，另一個磁電層合結(jié)構(gòu)單元置于第二對電磁鐵磁場內(nèi)。
文檔編號H01P1/218GK201936977SQ20102061034
公開日2011年8月17日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者周浩淼, 鄧娟湖 申請人:中國計量學(xué)院